Jump to content

P1 Phage

(Перенаправлено из вируса Escherichia P1 )
Escherichia Virus P1
Классификация вирусов Измените эту классификацию
(не вмешательство): Вирус
Область : Дуплоднавирия
Королевство: Heunggongvirae
Филум: Уровириката
Сорт: Caudoviricetes
Род: Красный вирус
Разновидность:
Escherichia Virus P1

P1 - это умеренный бактериофаг , который заражает Escherichia coli и некоторые другие бактерии. При прохождении лизогенного цикла геном фага существует как плазмида в бактерии [ 1 ] В отличие от других фагов (например, фаг лямбда ), которые интегрируются в ДНК хозяина. P1 имеет икосаэдрическую голову, содержащую ДНК, прикрепленную к сократительному хвосту с шестью волокнами. Фаг P1 приобрел интерес исследования, потому что его можно использовать для передачи ДНК из одной бактериальной клетки в другую в процессе, известном как трансдукция . Когда он повторяется во время своего литического цикла, он фиксирует фрагменты хромосомы хозяина. Если полученные вирусные частицы используются для заражения другого хозяина, захваченные фрагменты ДНК могут быть интегрированы в геном нового хозяина. Этот метод генной инженерии in vivo широко использовался в течение многих лет и до сих пор используется сегодня, хотя и в меньшей степени. P1 также может быть использован для создания хромосомы, полученного из P1 искусственного клонирования , который может нести относительно большие фрагменты ДНК. P1 кодирует сайт-специфическую рекомбиназу, CRE, которая широко используется для проведения специфической или специфической для времени ДНК рекомбинации ДНК путем фланки ДНК-мишени с помощью LOXP- сайтов (см. Рекомбинацию Cre-Lox ).

Морфология

[ редактировать ]

The virion is similar in structure to the T4 phage but simpler.[1] It has an icosahedral head[2] containing the genome attached at one vertex to the tail. The tail has a tube surrounded by a contractile sheath. It ends in a base plate with six tail fibres. The tail fibres are involved in attaching to the host and providing specificity.[3]

Genome

[edit]

The genome of the P1 phage is moderately large, around 93Kbp [1] in length (compared to the genomes of e.g. T4 - 169Kbp, lambda - 48Kbp and Ff - 6.4Kbp). In the viral particle it is in the form of a linear double stranded DNA molecule. Once inserted into the host it circularizes and replicates as a plasmid.[4][5]

In the viral particle the DNA molecule is longer (110Kbp) than the actual length of the genome. It is created by cutting an appropriately sized fragment from a concatemeric DNA chain having multiple copies of the genome (see the section below on lysis for how this is made). Due to this the ends of the DNA molecule are identical. This is referred to as being terminally redundant. This is important for the DNA to be circularized in the host. Another consequence of the DNA being cut out of a concatemer is that a given linear molecule can start at any location on the circular genome. This is called a cyclic permutation.[4]

The genome is especially rich in Chi sequences recognized by the bacterial recombinase RecBCD. The genome contains two origins of replication: oriR which replicates it during the lysogenic cycle and oriL which replicates it during the lytic stage. The genome of P1 encodes three tRNAs which are expressed in the lytic stage.[1]

Proteome. The genome of P1 encodes 112 proteins and 5 untranslated genes and is this about twice the size of bacteriophage lambda.[1]

Life cycle

[edit]

Infection and early stages

[edit]

The phage particle adsorbs onto the surface of the bacterium using the tail fibers for specificity. The tail sheath contracts and the DNA of the phage is injected into the host cell. The host DNA recombination machinery or the cre enzyme translated from the viral DNA recombine the terminally redundant ends and circularize the genome. Depending on various physiological cues, the phage may immediately proceed to the lytic phase or it may enter a lysogenic state.[5]

The gene that encodes the tail fibers have a set of sequences that can be targeted by a site specific recombinase Cin. This causes the C terminal end of the protein to switch between two alternate forms at a low frequency. The viral tail fibers are responsible for the specificity of binding to the host receptor. The targets of the viral tail fibers are under a constant pressure to evolve and evade binding. This method of recombinational diversity of the tail allows the virus to keep up with the bacterium.[6] This system has close sequence homologies to recombinational systems in the tail fibers of unrelated phages like the mu phage and the lambda phage.

Lysogeny

[edit]

The genome of the P1 phage is maintained as a low copy number plasmid in the bacterium. The relatively large size of the plasmid requires[1] it to keep a low copy number lest it become too large a metabolic burden while it is a lysogen. As there is usually only one copy of the plasmid per bacterial genome, the plasmid stands a high chance of not being passed to both daughter cells.[5] The P1 plasmid combats this by several methods:

  • The plasmid replication is tightly regulated by a RepA protein dependent mechanism. This is similar to the mechanism used by several other plasmids. It ensure that the plasmid divides in step with the host genome.[1]
  • Interlocked plasmids are quickly unlinked by Cre-lox recombination[7][8]
  • The plasmid encodes a plasmid addiction system that kills daughter cells that lose the plasmid. It consists of a stable protein toxin and an antitoxin that reversibly binds to and neutralizes it. Cells that lose the plasmid get killed as the antitoxin gets degraded faster than the toxin.[9][10]

Lysis

[edit]

The P1 plasmid has a separate origin of replication (oriL) that is activated during the lytic cycle. Replication begins by a regular bidirectional theta replication at oriL but later in the lytic phase, it switches to a rolling circle method of replication using the host recombination machinery.[1][11][12] This results in numerous copies of the genome being present on a single linear DNA molecule called a concatemer. The end of the concatemer is cut a specific site called the pac site or packaging site.[13] This is followed by the packing of the DNA into the heads till they are full. The rest of the concatemer that does not fit into one head is separated and the machinery begins packing this into a new head. The location of the cut is not sequence specific. Each head holds around 110kbp of DNA[13] so there is a little more than one complete copy of the genome (~90kbp) in each head, with the ends of the strand in each head being identical. After infecting a new cell this terminal redundancy is used by the host recombination machinery to cyclize the genome if it lacks two copies of the lox locus.[1][13] If two lox sites are present (one in each terminally redundant end) the cyclization is carried out by the Cre recombinase.[1][14]

Once the complete virions are assembled, the host cell is lysed, releasing the viral particles.[15]

History

[edit]

P1 was discovered in 1951 by Giuseppe Bertani in Salvador Luria's laboratory, but the phage was little studied until Ed Lennox, also in Luria's group, showed in 1954–5 that it could transduce genetic material between host bacteria. This discovery led to the phage being used for genetic exchange and genome mapping in E. coli, and stimulated its further study as a model organism.[1][16][17] In the 1960s, Hideo Ikeda and Jun-ichi Tomizawa showed the phage's DNA genome to be linear and double-stranded, with redundancy at the ends. In the 1970s, Nat Sternberg characterised the Cre–lox site-specific recombination system, which allows the linear genome to circularise to form a plasmid after infection. During the 1980s, Sternberg developed P1 as a vector for cloning large pieces of eukaryotic DNA.[16] A P1 gene map based on a partial DNA sequence was published in 1993 by Michael Yarmolinsky and Małgorzata Łobocka, and the genome was completely sequenced by Łobocka and colleagues in 2004.[1][17]

References

[edit]
  1. ^ Jump up to: a b c d e f g h i j k l Łobocka, Małgorzata B.; Debra J. Rose; Guy Plunkett; Marek Rusin; Arkadiusz Samojedny; Hansjörg Lehnherr; Michael B. Yarmolinsky; Frederick R. Blattner (November 2004). "Genome of Bacteriophage P1". Journal of Bacteriology. 186 (21): 7032–7068. doi:10.1128/JB.186.21.7032-7068.2004. ISSN 0021-9193. PMC 523184. PMID 15489417.
  2. ^ Walker, J T; D H Walker (March 1983). "Coliphage P1 morphogenesis: analysis of mutants by electron microscopy". Journal of Virology. 45 (3): 1118–1139. doi:10.1128/JVI.45.3.1118-1139.1983. ISSN 0022-538X. PMC 256520. PMID 6834479.
  3. ^ Huan, Yang W.; Fa-arun, Jidapha; Wang, Baojun (2022-11-15). "The Role of O-antigen in P1 Transduction of Shigella flexneri and Escherichia coli with its Alternative S' Tail Fibre". Journal of Molecular Biology. 434 (21): 167829. doi:10.1016/j.jmb.2022.167829. ISSN 0022-2836. PMID 36116540. S2CID 252325855.
  4. ^ Jump up to: a b Fujisawa, Hisao; Morita, Miyo (1997). "Phage DNA packaging". Genes to Cells. 2 (9): 537–545. doi:10.1046/j.1365-2443.1997.1450343.x. ISSN 1356-9597. PMID 9413995. S2CID 26780439.
  5. ^ Jump up to: a b c Zhang, Kailun; Pankratz, Kiara; Duong, Hau; Theodore, Matthew; Guan, Jingwen; Jiang, Anxiao (Andrew); Lin, Yiruo; Zeng, Lanying (2021). "Interactions between Viral Regulatory Proteins Ensure an MOI-Independent Probability of Lysogeny during Infection by Bacteriophage P1". mBio. 12 (5): e01013–21. doi:10.1128/mBio.01013-21. ISSN 2150-7511. PMC 8546580. PMID 34517752.
  6. ^ Sandmeier, H.; S. Iida; W. Arber (1992-06-01). "DNA Inversion Regions Min of Plasmid p15B and Cin of Bacteriophage P1: Evolution of Bacteriophage Tail Fiber Genes". Journal of Bacteriology. 174 (12): 3936–3944. doi:10.1128/jb.174.12.3936-3944.1992. ISSN 0021-9193. PMC 206102. PMID 1534556.
  7. ^ Adams, David E.; James B. Bliska; Nicholas R. Cozzarelli (1992-08-05). "Cre-lox recombination in Escherichia coli cells mechanistic differences from the in Vitro reaction". Journal of Molecular Biology. 226 (3): 661–673. doi:10.1016/0022-2836(92)90623-R. ISSN 0022-2836. PMID 1324323.
  8. ^ Austin, S; M Ziese; N Sternberg (September 1981). "A novel role for site-specific recombination in maintenance of bacterial replicons". Cell. 25 (3): 729–736. doi:10.1016/0092-8674(81)90180-X. ISSN 0092-8674. PMID 7026049. S2CID 28785596.
  9. ^ Lehnherr, Hansjörg; Магуин, Эммануэль; Джафри, Самина; Ярмолинский, Майкл Б. (1993-10-05). «Гены плазмидных зависимости бактериофага P1: DOC, который вызывает гибель клеток при лечении профага, и PhD, что предотвращает смерть хозяина при сохранении пропага» . Журнал молекулярной биологии . 233 (3): 414–428. doi : 10.1006/jmbi.1993.1521 . ISSN   0022-2836 . PMID   8411153 .
  10. ^ Газит, Эхуд; Sauer, Robert T. (1999). «ДОК -токсин и PHD -противоядительные белки бактериофага P1 -плазмидной системы зависимости образуют гетеротримерный комплекс» . Журнал биологической химии . 274 (24): 16813–16818. doi : 10.1074/jbc.274.24.16813 . ISSN   0021-9258 . PMID   10358024 .
  11. ^ Коэн, Джеральд; Etti или; Вольфганг Минас; Нат Л. Стернберг (1996-10-10). «Бактериофаг P 1 Литический репликон: направленность репликации и цис-действий». Ген . 175 (1–2): 151–155. doi : 10.1016/0378-1119 (96) 00141-2 . ISSN   0378-1119 . PMID   8917092 .
  12. ^ Коэн, Джеральд (ноябрь 1983 г.). «Электронная микроскопия исследования ранней литической репликации форм бактериофага P1». Вирусология . 131 (1): 159–170. doi : 10.1016/0042-6822 (83) 90542-1 . ISSN   0042-6822 . PMID   6359666 .
  13. ^ Jump up to: а беременный в Стернберг, N.; J. Coulby (1990-10-01). «Расщепление бактериофага P1 упаковки (PAC) регулируется метилированием аденина» . Труды Национальной академии наук . 87 (20): 8070–8074. Bibcode : 1990pnas ... 87.8070s . doi : 10.1073/pnas.87.20.8070 . ISSN   0027-8424 . PMC   54894 . PMID   2236019 .
  14. ^ Стернберг, N.; Sauer, B.; Hoess, R.; Abremski, K. (1986-01-20). «Бактериофаг P1 ген CRE и его регуляторная область: данные для множественных промоторов и для регуляции с помощью метилирования ДНК» . Журнал молекулярной биологии . 187 (2): 197–212. doi : 10.1016/0022-2836 (86) 90228-7 . ISSN   0022-2836 . PMID   3486297 .
  15. ^ Беднарек, Агниша; Сина, Агата; Изак, Виолета; Бигос, Джоанна; Л.Лобока, Малорзата (2022). «Функциональная рассечение бактериофага P1 Holin-подобные белки выявляет биологический смысл сложности литической системы P1» . Международный журнал молекулярных наук . 23 (8): 4231. DOI : 10.3390/IJMS23084231 . ISSN   1422-0067 . PMC   9025707 . PMID   35457047 .
  16. ^ Jump up to: а беременный Майкл Ярмолинский; Рональд Хосс (2015), «Наследие Нат Стернберга: генезис технологии Crelox » , Ежегодный обзор вирусологии , 2 (1): 25–40, doi : 10.1146/annurev-virology-100114-054930 , PMID   26958905
  17. ^ Jump up to: а беременный Hansjörg Lehnherr (2006), «Бактериофаг P1», в Richard Calendar (ред.), The Bacteriophages , Oxford University Press, с. 350, ISBN  0195148509
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 78b859266e2b27c683f143970de042be__1704425940
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/78/be/78b859266e2b27c683f143970de042be.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
P1 phage - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)